影响水平井蒸汽驱效果地质因素分析

李 卉 李春兰 赵启双 卫 敏 李 奔

摘要:以辽河油田某区块稠油油藏为例,通过数值模拟方法,系统研究了各种地质因素(地层倾角、渗透率、初始含油饱和度、油层厚度、油层深度和原油黏度)对水平井蒸汽吞吐转蒸汽驱的转驱时机以及对水平井蒸汽驱开发效果的影响。分析结果表明,影响较大的因素是初始含油饱和度、油层厚度以及原油黏度。该研究可为筛选稠油油藏水平井蒸汽驱开发的地质条件提供可靠的理论依据。

关键词:稠油油藏;水平井;蒸汽吞吐;蒸汽驱;地质因素;转驱时机

中图分类号:TE33文献标识码:A

引 言

近年来,辽河油田水平井产能所占比例不断提高[1]。稠油油藏水平井多采用蒸汽吞吐开发,水平井蒸汽驱技术是水平井蒸汽吞吐后首选的接替开发方式[2]。利用油藏数值模拟方法,以辽河油田某稠油区块物性参数为基础,采用水平段长度为300 m的水平井,系统研究了地质因素对蒸汽吞吐转蒸汽驱的转驱时机以及对水平井蒸汽驱开发效果的影响。影响水平井蒸汽驱热采的地质因素较多,主要探讨了油藏特点(如倾角、渗透率、厚度等)和原油性质(如黏度)的影响[3],提出了水平井蒸汽驱开发合理的地质条件[4]。

1 地层倾角的影响

地层倾角是蒸汽热采的影响因素之一。随着地层倾角的增大,蒸汽超覆增大,蒸汽吞吐效果变差[5]。因此,模拟不同的地层倾角对水平井蒸汽驱开发效果的影响很有必要。根据目前地层倾角的实际情况,设计地层倾角分别为0、5、10、15、20、25°,进行模拟计算。不同地层倾角对应的合理转驱时机、蒸汽驱5 a的累计产油、采出程度和累计油汽比见表1。

表1看出:倾角的增大,转驱时机增大;倾角从0°变化到25°,累计产油量、采出程度和累计油汽比均呈现递减的趋势。分析原因为:地层倾角的增加对蒸汽热采不利,倾角越大,蒸汽的重力超覆越严重,热利用率越低,水平井蒸汽驱开发效果越差。

2 渗透率和初始含油饱和度的影响

2.1 渗透率的影响

随着地层渗透率的增大,流体在地下的渗流阻力变小,井间热连通时间变小,蒸汽吞吐的开发效果变好。因此,对于不同的地层渗透率存在不同的合理转驱时机。原油黏度为3×10⁴mPa•s时,模拟研究了渗透率分别为500×10^-3、1 000×10^-3、1 500×10^-3、2 000×10^-3、2 500×10^-3μm²时的合理转驱时机(图1)。不同渗透率在合理转驱时机下蒸汽驱5 a的累计产油、采出程度和累计油汽比变化见表2。

由图1和表2可以看出:地层渗透率增大,转驱时机(周期)减小;地层渗透率增大,对应的累计产油量逐渐增加,增加幅度逐渐平缓,累计油汽比和采出程度也呈现逐渐递增趋势。分析原因为:油层渗透率越大,地层流体渗流阻力越小,流动能力越强,开发效果越好。

2.2 初始含油饱和度的影响

水平井蒸汽驱过程中,油层初始含油饱和度对采收率影响大。模拟初始含油饱和度分别为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8时的开发效果,确定不同含油饱和度对应的合理转驱时机。模拟结果表明:初始含油饱和度为0.3、0.4、0.5时,对应的合理转驱时机为第8周期;初始含油饱和度为0.6、0.7、0.8时,对应的合理转驱时机为第9周期。不同初始含油饱和度在合理转驱时机下蒸汽驱5 a累计产油、采出程度和累计油汽比模拟结果见表3。

由表3看出:初始含油饱和度从0.3增加到0.8,对应的累计产油递增,采出程度和累计油汽比同样出现递增的趋势。分析原因为:含油饱和度增加将降低蒸汽驱的热损失,大部分热量将用于加热原油,蒸汽热利用率提高;原始含油饱和度越低,原始含水饱和度相应越高,从而使注入的热量过多地消耗在对地层水的加热上,热利用效率降低。

3 油层厚度和油层深度的影响

3.1 油层厚度的影响

油层厚度越大,净总比越大,蒸汽热采的热利用率越高。模拟油层厚度分别为2、3、5、8、10、12、15、18、20、25、30、35 m的开发效果,确定转驱时机和油层厚度的关系(图2)。不同厚度在对应合理转驱时机下蒸汽驱5 a的累计产油、采出程度和累计油汽比变化趋势见表4。

由表4看出:随着油层厚度增大,对应的累计产油逐渐增加。当油层厚度大于20 m时,增加趋势变缓;累计油汽比同样出现逐渐递增的趋势,而采出程度则表现为先增加、后减小的趋势。分析原因为:油层厚度与热采效果的敏感关系在厚度小于20 m时较明显。当油层厚度大于20 m以后,继续增加油层厚度,油汽比和产油能力增加的幅度变小,单位厚度采油量下降。说明油层厚度太大时,油层纵向动用程度不均匀,部分厚度动用较差[6]。

3.2 油层深度的影响

油层深度增大,地层压力增大,井底压力降低,井底蒸汽干度降低,蒸汽吞吐和蒸汽驱效果变差[7]。因此,不同的油层深度对应不同的合理转蒸汽驱时机。选择油层深度分别为600、800、1 000、1 200、1 400、1 600、1 800、1 900 m进行模拟计算(图3)。油层厚度在对应合理转驱时机下蒸汽驱5 a的累计产油、采出程度和累计油汽比变化趋势见表5。

由表5可知:油层深度从600 m增加到1 900 m,对应累计产油递减,累计油汽比和采出程度也出现递减趋势。分析原因为:油藏埋藏越深,油藏压力越高,注汽时井底压力必须大于地层压力,而地层压力越高,蒸汽干度越不容易提高。油层越深,在注蒸汽过程和采油过程中,井筒热损失增加,热利用率低,注入油层蒸汽干度降低,乃至变成热水吞吐和热水驱。因此,油层深度越深,开发效果越差[8]。

4 原油黏度的影响

原油黏度增大,流体在地下渗流的阻力增大,蒸汽吞吐和蒸汽驱效果变差[9]。因此,对于不同黏度的原油存在不同的合理转驱时机。选择原油黏度分别为0.2×10⁴、0.5×10⁴、1.0×10⁴、2.0×10⁴、3.0×10⁴、5.0×10⁴、10.0×10⁴、15.0×10⁴mPa•s进行模拟计算,确定不同黏度原油的合理转驱时机(图4)。

由表6可以看出:原油黏度从0.5×10⁴mPa•s增加到15.0×10⁴mPa•s,对应的累计产油递减,累计油汽比和采出程度也出现递减的趋势。分析原因为:原油黏度越大,使其具有流动性需要的热量越多,开采越困难;原油黏度越大,地层流体渗流阻力越大,渗流能力越差,开发效果越差。

5 结 论

(1) 地层倾角对稠油热采有一定的影响。随着倾角的增大,转驱时机增大;倾角逐渐增大时,累计产油量、采出程度和累计油汽比均出现递减趋势。

(2) 水平井蒸汽驱的累计产油量、累计油汽比及采出程度随着渗透率的增大而增加;含油饱和度的影响与渗透率的影响一致,但转驱时机有一定的区别。

(3) 油层厚度增大,转驱时机增大,基本呈直线关系。油层厚度增大,对应累计产油增加,累计油汽比也出现递增趋势,而采出程度则表现为先增加后减小的趋势;油层深度增加,对应累计产油量减少,累计油汽比和采出程度也出现递减趋势。

(4) 原油黏度增加,合理转驱时机增大,对应累计产油量减少,累计油汽比和采出程度也出现递减的趋势。

参考文献:

[1] 左悦.难动用薄层稠油油藏水平井开发实践[J].特种油气藏,2005,12(6):49-50.

[2] 刘高华.水平井技术在冷家油田二次开发中的应用前景[J].特种油气藏,2007,14(6):32-33.

[3] Kisman K E,et al.A new combus tionprocessu-tiliz - inghorizontal well sandgravity Drainage[J].JCPT,1994,33(3):331-350.

[4] 罗杰 M 巴特勒.重油和沥青的热力开采工艺[M].北京:石油工业出版社,1994:80-84.

[5] 孙川生,等.稠油蒸汽存吐转汽驱的条件时机及影响因素[J].新疆石油地质,1991,12(3):217-219.

[6] 张方礼,赵洪岩,等.辽河油田稠油油藏注蒸汽开发技术[M].北京:石油工业出版社,2007:85-89.

[7] 凌建军,黄鹂.国外水平井稠油热力开采技术[J].石油钻探技术,1996,24(4):44-47.

[8] 刘文章.稠油注蒸汽热采工程[M].北京:石油工业出版社,1997:35-39.

[9] 崔波,石文平,等.高黏度稠油开采方法的现状和研究进展[J].石油化工和技术经济,2000,(6):5-11.

编辑 姜 岭